JPS61185062A - うず電流遅延装置の改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転軸を遅延させ、かつ一方では軸の支持と
一体構造であるとともに交互極性を持つ突起電極の少な
くとも１つの不連続リングを含む電磁固定誘導子と、他
方では軸と一体構造であるとともに電極のリングと同軸
に取り付けられてこのリングに対向して軸方向に走行し
それから微小な厚さの環状空隙によってのみ分離される
磁気材料で作られた回転電機子円板と、を有する電気遅
延装置に関する。

さらに詳しく述べれば、本発明はこれらの遅延装置の中
で、不連続リングを形成する電極が電気巻線によって囲
まれた磁気材料から作られた円筒またはプリズム状のコ
アによって構成されるものに関するが、そのコイルは軸
の軸線に平行にわたり、空隙のレベルで広げられた端部
分の形で終り、その部分は一般に前記コアに固定された
板によって構成され、前記端は以下「拡大磁極片」と呼
ばれる。

さらに詳しく述べれば、本発明は主としてこれらの遅延
装置の中で、車両を装備しかつ回転電機子が遅延すべき
車両の伝動軸と一体構造になっており、誘導子は遅延装
置および軸を支持するシャーシと一体構造になっている
ような遅延装置に関する。

以下の説明において、下記の定義が使用されるものとす
るニ ー「円周方向」とは遅延装置の軸上に中心がある円の方
向を意味し、「円周方向に」とは「円周方向にある」こ
とを意味する。

一拡大磁極片の「円周方向断面」とは前記磁極片のＲ端
表面の中心を通りかつこの表面に垂直な、装置の軸を持
つ円筒形の回転表面を通るこの磁極片の断面を意味する
。

一拡大磁極片の「入力ホーン」および「出力ホーン」と
は電機子円板の相対走行方向に関して円周方向と考えら
れるこの磁極片の「上流」ずなわち「後縁」および「下
流」すなわち「前縁」をそれぞれ意味し、この意味で各
拡大６ｆｉ極片の前を通るときこの円板の各点は前記磁
極片の入力ホーンから出力ホーンに移動する。

上記のような遅延装置の既知実施例では、各拡大１ｉｆ
ｔ極片の円周方向断面は、遅延装置の軸を通りかつ対応
するコアの軸を通る面に関して対称の輪郭を有する。

本発明の目的は、特に、これらの装置の与えられた重量
および大きさについて考慮された遅延装置内のうず電流
の発生によりトルクを増加させることである。

この目的のために、本発明の問題の遅延装置は、各拡大
磁極片の円周方向断面が遅延装置の軸を通りかつ対応す
るコアの軸を通る面に関して非対称であり、その入力ホ
ーンがその出力ホーンよりもこの面からさらに延長され
ている、という特徴を備えている。

好適な実施例では、さらに下記方式のどれかに頼らなけ
ればならないニ −８拡大磁極片は、遅延装置の軸に平行と思われる端面
図において、円板の回転方向と反対の方向の対応するコ
アの軸に関して円周方向にオフセットされている中心を
持つ、丸味のある角度を有することが望ましい２等辺４
角形の一般形をしている。

−前項による遅延装置において、各コアの断面は丸味の
ある角度を有することが望ましい２等辺４角形の一般形
をしている。

一最端表面に垂直と思われる各拡大磁極片の厚さはその
全範囲にわたり一定である。

−７１端表面に垂直と思われる各拡大！ｉ磁極片厚さは
、この厚さと円板の外径との比が１／１５〜１／３０で
あるので比較的小である。

−各拡大Ｖｌｉｉｔｉ片の出力ホーンの縁を形成する表
面はこの磁極片の最端表面に垂直でありかつ対応するコ
アの横表面に接している。

・−各拡大磁極片の入力ホーンは少なくともコアを囲む
巻線の横表面がＷＡ接する拡大磁極片によって終る限り
円周方向にわたる。

本発明は、これらの主な方式とは違って、同時に使用さ
れることが望ましくかつ後で一層明確に説明されるある
他の方式を含む。

以下において、本発明の実施例を、もちろん少しも制限
的ではない方法で付図に関して説明する。

本質的に知られている方法で、遅延装置の固定子は各場
合において遅延装置の軸Ｘのまわりに一様に隔置された
偶数個（本場合には８個）の同じ電磁石１から成るリン
グと、おのおのＸに平行な軸Ｙを持つ円筒またはプリズ
ム状のコア２と、このコアを囲む電気者＠３とを含む。

各コア２は、例えば少なくとも１個のカップの形をした
共通支持４の上に置かれるが、その支持４自体は車両そ
の他のシャシ−上でこの車両の後部車軸またはギヤボッ
クスのケーシングに取り付けられている。

各巻［１３は、特に１＠のねじ６を用いてこのコアの端
の突起板５にねじ止めすることによってそのコア２に保
持されるが、この板はコアの相補凹部と共に板と一体構
造の偏心ピンクの共動作用によりねじのまわりの運動に
対して角度をつけて固定されている。

板５の外面は軸Ｘに垂直な同一面内にわたり、かくて平
らな不連続リングを構成する。

巻線３は適当な制御および接続装置によって直流電源に
電気接続されるが、この電源に対するそれぞれの接続は
、上述のリングの連続する板５が正負の交互極性の磁極
片を形成するようにされ、すなわち板５はこれらの磁極
片の「拡大部分」を構成し、しばしば「拡大磁極片」と
呼ばれる。

また本質的に知られている方法で、遅延装置の回転子は
固定子リングに対向して走行するように車両の伝動軸の
部分９（第１図）に角度をつけて固定された少なくとも
１個の連続円板８（第２図ならびに第３図）を含むが、
この円板およびリングは環状の間隙ｅ（第２図ならびに
第３図）によって相互に分離されている。

この間隙ｅすなわち「空隙」の厚さは微小であり、例え
ば１〜２Ｍ程度である。

図中の矢印Ｆは対面する固定子リングに関する回転円板
８の運動方向を示す。

コア２、板５および円板８はすべて、巻線３の電気的付
勢により発生される磁束に関して、空隙ｅをおのおの２
度横切る間閉じられる磁気回路を構成するように、強磁
性体で作られている。

この円板の回転中、かかる回転に対向して車両の軸の制
動を作ろうず電流を円板８に生じさせるのはこの磁束で
ある。

上述の形の電気遅延装置の既知実施例では、各板または
拡大磁極片５の上記定義で意味される「円周方向」断面
は、遅延装置の軸Ｘおよび対応する磁気コア２の軸Ｙを
通る面に関して対称である。

換言すれば、各拡大磁極片の入力ホーンＥおよび出力ホ
ーンＳは、第３図に見られる通り相互に同じ円周方向断
面を有する。

この場合には、遅延装置が付勢されると、これら２個の
ホーンＥおよびＳにおける磁束の分布は遅延装置が停止
されるときに同じである。

これまで、？［子８が回転し始めたときにこれらの分布
がどうなったかが知られていなかったのは、電機子の反
作用による変動のためであった。

電機子反作用の現象がコレクタおよび巻線形電機子を有
するダイナモ機器について長い間研究されていたことが
、ここで思い出される。

かかる場合において、電機子の巻線はその巻数、寸法お
よび方向が完全に定められており、同じことがそのおの
おのに流れる電流の方向と強さについても言える。した
がってこれらの各巻線に対応する電・様子反作用磁束を
計算しかつこれらの磁束が磁気回路の局部飽和に及ぼす
全影響を求めることは容易である。

かかる飽和を克服するために、これらの機器が電動磯で
あるか発電機であるかによって異なる方向に、これらの
機器の若干の磁極片ホーンの円周方向の長さを変えるこ
とが既に提案されている。

（米国特許第２，２４０．６５２号参照。）うず電流機
器では、状況が全く違う。

実際に、短絡を作るように自ら閉じるうず巻通路を有す
るこれらの電流は、識別して、突き止め、そして測定す
ることが難しく、本発明以前には、遅延装置の作動中の
磁極片ホーンの飽和に関する限り有用な情報をそこから
入手することはできなかった。

近代式のコンピュータ計算方法を用いて、本出願人はこ
れらの問題を克服するとともに、遅延装置の作動中に磁
気部品の質量中の磁束線を表示することにも成功した。

かくて、電礪子８が矢印Ｆの方向に回転′するとき、既
知の遅延装置（第３図）のような各磁極片の対称構造を
考えるならば、磁束は入力ホーンＥよりも出力ホーンＳ
でより濃密となることが発見された。これは第３図に見
られ、すなわち磁束を表わす磁束ｍ１ｌｌが密であるほ
ど局部磁気誘導は強くなる。

この磁束の濃密は、考えられる拡大磁極片５に対応する
巻線３に対する電力供給が漸次増加されるとき、入力ホ
ーンＥよりも出力ホーンＳでより急速な飽和を生じさせ
る。

本発明により、電力供給が示された通り増加されるとき
、飽和が出力ホーンＳに達する時間を遅らせるために、
拡大磁極片５は円周方向に「後方に」、すなわち円板８
の回転方向Ｆに対向する方向に移動される。

本出願人は、この場合、各拡大磁極片の容積全体にわた
り磁界が一段と均質に分布され、この点で今まで不十分
であった入力ホーンの利益のために出力ホーンがその過
度の誘導をいわば解除されることを発見した。

これは第２図の磁束ＩＬＬの分布によって象徴され、第
３図の場合と全く同じ作動を想定することによって作ら
れたものであり、第１図の構造との唯一の相違点は拡大
磁極片の円周方向の後方移肋動にある。

特に、これらの拡大磁極片のすべての寸法は完全に保た
れている。

上記円周方向の移動の角度値αは八／２５〜＾／７であ
ることが望ましく、ただしＡは磁極片の角度ピッチを表
わし、すなわち軸Ｘを通る面とそれぞれ２つの連続磁極
片の軸Ｙを通る面とを分離する装置の軸Ｘのまわりで数
えられる角度である。磁極片の数が８に等しい説明のた
めの場合では、この角度αは２°〜７°であることが望
ましい。

拡大磁極片が記される軸Ｘのまわりで数えられる角度を
極弧によってさらに表わすならば、この極弧と上述の角
度極ピッチとの比は０．６５〜０．９０であることが望
ましい。この比は説明のための実施例では０．８０程度
である。

さらにこの実施例では、 一軸方向に考えられる各拡大磁極片の厚さはその全範囲
にわたって一定に保たれる。

−拡大磁極片５を構成する各板は丸味のある角度を持つ
２等辺４角形の一般形をしている。

−隣接拡大磁極片の入力ホーンＦの縁ＴＥに対向して円
周方向に置かれている各拡大［ｉ片の出力ホーンＳの縁
Ｔ　を形成する表面は、考えられる拡大磁極片によって
終らされるコア２の横表面Ｎに接しており、少なくとも
円筒形回転面のレベルで遅延装置の軸Ｘとコア２の軸Ｙ
が含まれる。

−各拡大磁極片の入力ホーンＥの縁ＴＥを形成する表面
は、隣接拡大磁極片によって終らされるコアを囲む巻線
すなわちコイル３の横表面に接している。

一連続する拡大磁極片の相互に向き合う平らな縁Ｔ　お
よびＴ［は、その間に２つずつの微小角を構成し、それ
らのおのおのは遅延装置の軸Ｘを通る面によって定めら
れるが、これらの縁も２つずつ平行となる。

経験が示すところによれば、全く驚くべきことに、拡大
磁極片が上述の方法で円周方向に後方に「移動」される
遅延装置では、発生された遅延トルクは同一の遅延装置
によって発生されたものよりもはるかに大きく、その拡
大磁極片は対応するコアに中心を置く。

この改良は第４図にプロットされているグラフで明白に
示されている。

一横座標として、遅延装置の回転子の回転速度■がｒｐ
ｓで示されている。

一縦座標として、軸の上にこの遅延装置により発生され
たトルクＣがメートル・ニュートンで示されている。

この第４図の曲線１ｏは在来形の拡大磁極片を持つ遅延
装置、すなわち第３図により対応するコアに取り付けら
れかつその上に中心を持つ遅延装置に相当する。

曲線１１は、拡大ｍ極片が対応するコアに関して円周方
向に後方に、すなわち第１図および第２図により円板の
回転方向（Ｆ）と対向する方向に、移動される同じ遅延
装置に相当する。

見られる通り、拡大磁極片の「後方」移動によって得ら
れる遅延トルクの増加が相当大きく、他のすべてのこと
が等しいのは、それが特に５００〜１１０００ｒｐとい
った比較的低速の回転子のある回転速度で低温であると
き１５％以上に遼することがあるからである。より高速
の場合は、磁気回路は普通飽和されないので、本発明に
より得られる利得が低いのは明白である。

第１図および第３図に関する上述の各場合では、各磁気
コア２は軸Ｙを持つ円筒形の回転表面によって形成され
た。

これらの条件の下で、第２図および第３図の磁束線りに
よって表わされた磁界の分布の変形は、理論的には、前
記図の部分に対応する円筒形の表面に沿ってわたる各拡
大ｖｉｉ極片の容積の極めて薄い部分にのみ関係する。

磁界の分布が拡大磁極片の簡単な「後方」移動により上
述の方法で改良された各拡大磁極片の容積を増加するた
めに、各拡大磁気コアは断面がそれを終りにしたり少な
くともそれに接近する拡大磁極片の断面に似ているプリ
ズムまたは円筒の形を与えられることがある。

第５図の場合には、各コアのこの断面は上述の拡大磁極
片５の一般形に似た、丸味のある角度２１を持つ四角形
によって形成される。かかる場合には、電気巻線は事実
上一定の厚さの四角形断面を持つプリズム・スリーブ３
１の一般形を有する。

経験が示すところによれば、遅延装置をこのように改良
すると、遅延トルクは第４図の曲線１２によって示され
る通りさらに改良され、すなわちこの場合には、既知の
遅延装置（曲線１０）に関して増加するトルクが冑られ
、ある速度値では２０％を越えることもある。

第２図に見られる通り、本発明の後方移動は既知構造の
極めて迅速に飽和される出力ホーンＳの極めて大きな部
分の抑制を生じる。すなわち、入力ホーンＥはほとんど
もっばら既存の点に対応して作られるので、またこの入
力ホーンは磁気飽和に敏感でないので、与えられた性能
についての既知構造に関して、拡大磁極片の全体と共に
入力ホーンをより薄くすることができ、これは重量およ
び大きさが減少することになる。

かくて、遅延装置の拡大磁極片の厚さと環状電機子の外
径との比は一般に１／３０より大であるが、１／３５以
下にそして実に１１５０はとにも小さくすることができ
る。

これにより、かつどんな実施例が採用されても、電気遅
延装置の質量トルクに対する電力を増加する極めて簡単
かつ有効な装置が提供されるのは、その拡大磁極片を少
し「後方」に移動するだけで済むからである。

明らかな通り、また先行技術から既に示された通り、本
発明は特に考慮されたその応用および実施例の態様に少
しも制限されず、それどころか、そのあらゆる変形すな
わち特に下記のような変形を包含するニ ー遅延装置の誘導固定子が拡大磁極片の２個の平らなリ
ングを形成する交互極性の２個の磁極片リングを含み、
これらの２個の平らな各リングが回転電機子円板および
共に連動される２個の円板と組み合わされ、次に誘導子
を軸方向に囲むような変形。

一拡大磁極片がそれらのわたる磁気材Ｆｌコアと共に単
一ブロックを構成し、例えば前記コアに固定された独立
板によって構成される代わりにこれらのコアと共に一体
構造に成形されるような変形。

−拡大磁極片が丸味のある角度を持つ２等辺４角形以外
の一般形を有し、この４角形の隅がどうしても丸くされ
ず、４角形自体はどうしても２等辺、例えば矩形以外で
あったり、遅延装置の軸のまわりで少し曲ってさえいる
ような変形。

−考慮されたうず電流遅延装置が車両に取り付けられず
、リフトまたはドリル装置のような遅延すべき回転軸を
含む他の機器に固定されるような変形。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両用のうず電流遅延装置の誘導
固定子の部分端面図、第２図は前記遅延装置のこの固定
子の前部および電機回転子の一部を拡大展開した第１図
のＩ−Ｉを通る部分「円周方向」断面であり、磁気部品
内の磁界の分布を示す前記断面、第３図は第２図に似た
既知の固定子〜回転子組立体の断面の比較図、すなわち
本発明以前には知られなかった磁気部品内の磁界の分布
図、第４図は本発明の利点を示すグラフ、第５図は本発
明の変形により作られたうず電流遅延装置の２個の磁極
片の概略端面図を示す。 符号の説明： １−リング：２−コア；３−巻線；４−支持；５−拡大
磁極片：８一回転円板；９−回転軸二Ｅ−人カホーン；
Ｓ−出力ホーン

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸（９）を遅延させ、かつ一方では軸の支持
   に固定されるとともに交互極性を持つ突起電極の少なく
   とも１つの不連続リングを含む電磁固定誘導子であり、
   各電極は電気巻線によつて囲まれる磁気材料から作られ
   た円筒またはプリズム状のコア（２）によつて構成され
   、前記コアは軸の軸線に平行にわたるとともに拡大磁極
   片（５）で終る前記固定誘導子と、他方では軸に固定さ
   れるとともに電極のリングと同軸に取り付けられてその
   拡大磁極片に対向して軸方向に走行しそれから微小な厚
   さ（ｅ）の環状空隙によつてのみ分離される磁気材料で
   作られた回転電機子円板（８）ととを有する電気遅延装
   置であつて、各拡大磁極片（５）の円周方向断面が遅延
   装置の軸（Ｘ）および対応するコア（２）の軸（Ｙ）を
   通る面に関して非対称であり、その入力ホーン（Ｅ）が
   その出力ホーン（Ｓ）よりもこの面からさらに出ている
   ことを特徴とする前記電気遅延装置。
2. （２）各拡大磁極片（５）は、遅延装置の軸に平行と思
   われる端面図において、丸味のある隅を持つことが望ま
   しい２等辺４角形の一般形を有し、その中心が円板（８
   ）の回転方向と反対の方向に円周方向に移動されている
   、ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載による電
   気遅延装置。
3. （３）各コア（２）の断面が丸味のある隅を持つことが
   望ましい２等辺４角形の一般形を有する、ことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載による電気遅延装置。
4. （４）最端表面に垂直と思われる各拡大磁極片（５）の
   厚さはその全範囲にわたつて一定である、ことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第３項のどれでも１つ
   の項記載による電気遅延装置。
5. （５）最端表面に垂直と思われる各拡大磁極片（５）の
   厚さは、この厚さと円板（８）の外径との比が１／５０
   〜１／３０であるので比較的小である、ことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第４項のどれでも１つの
   項記載による電気遅延装置。
6. （６）各拡大磁極片（５）の出力ホーン（Ｓ）の縁を形
   成する表面はこの拡大部分の最端表面に垂直でありかつ
   対応するコア（２）の横表面（Ｎ）に接している、こと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のどれ
   でも１つの項記載による電気遅延装置。
7. （７）各拡大磁極片（５）の入力ホーン（Ｅ）は少なく
   とも隣接拡大磁極片によつて終らされるコアを囲む巻線
   （３）の横表面に関する限り円周方向にわたる、ことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のどれで
   も１つの項記載による電気遅延装置。
8. （８）各拡大磁極片（５）の後方円周軸角度（α）は磁
   極片角度ピッチの１／２５〜１／７である、ことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第７項のどれでも１
   つの項記載による電気遅延装置。